2022年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)算定律 牛頓第三定律 第一課時(shí) 4
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1、2022年高一物理 第三章 牛頓運(yùn)算定律 牛頓第三定律 第一課時(shí) 4 ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識目標(biāo) 1.理解作用力和反作用力的關(guān)系. 2.掌握牛頓第三定律. 二、能力目標(biāo) 1.學(xué)會在對物體進(jìn)行受力分析時(shí),能找出各對作用力和反作用力. 2.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力和分析能力. 三、德育目標(biāo) 滲透實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)的觀點(diǎn). ●教學(xué)重點(diǎn) 作用力和反作用力的關(guān)系、牛頓第三定律. ●教學(xué)難點(diǎn) 相互作用力與平衡力的區(qū)別. ●教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)歸納法、分析推理法. ●教學(xué)用具 投影儀、投影片、彈簧秤兩個(gè)、小車兩輛、光滑長木板、一塊條形磁鐵、一塊鐵
2、塊. ●課時(shí)安排 1課時(shí) ●教學(xué)過程 [用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道作用力和反作用力的概念. 2.理解牛頓第三定律,并用它來解決實(shí)際問題. 3.區(qū)分相互作用力和平衡力. ●學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程 一、導(dǎo)入新課 [教師]請同學(xué)們回憶一下什么是力呢? [學(xué)生]力是物體對物體的相互作用. [教師]那么物體間的這對相互作用力之間有什么關(guān)系呢?本節(jié)課我們一起來討論這一問題. 二、新課教學(xué) (一)力是物體間的相互作用 [教師]什么是“相互”作用呢? [學(xué)生]“相互”就是說:甲對乙有作用,同時(shí)乙對甲也有作用. [教師]現(xiàn)在有光滑長木板一
3、個(gè)、小車兩輛、條形磁鐵一塊、鐵塊一塊.同學(xué)們能不能自己設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下“物體間力的作用是相互的”呢? [學(xué)生]能. [教師]同學(xué)們要驗(yàn)證哪兩個(gè)物體間的相互作用呢? [學(xué)生]驗(yàn)證磁鐵與鐵塊間的相互作用. [教師]怎樣去組裝這些儀器呢? [學(xué)生]把光滑長木板置于水平桌面上,把兩輛小車分別放在長木板的兩端.其中一輛小車上放磁鐵,另一輛上放鐵塊. [教師](在學(xué)生回答時(shí)把儀器組裝好)然后再怎樣做呢? [學(xué)生]把兩輛小車同時(shí)放開. [教師]放開小車,兩輛小車相向運(yùn)動,這能說明什么呢? [學(xué)生]說明磁鐵與鐵塊之間的作用力是相互的,即磁鐵吸引鐵塊的同時(shí),也受到鐵塊對
4、它的吸引力. [教師]為什么呢? [學(xué)生]因?yàn)椤傲κ俏矬w運(yùn)動狀態(tài)改變的原因”.在實(shí)驗(yàn)中原來兩輛小車都是靜止的,放手后兩輛小車都變?yōu)檫\(yùn)動,即它們的運(yùn)動狀態(tài)都發(fā)生了變化,所以它們都受到了力的作用.而力的來源只能是磁鐵與鐵塊間存在相互作用. [教師總結(jié)]日常生活中我們常說磁鐵能吸引鐵,可見這種說法是不完全正確的.正確的應(yīng)該是磁鐵與鐵塊是相互吸引的,即:力是物體間的相互作用. [思考與練習(xí)] 當(dāng)我們用手拍一下桌面時(shí)會有什么感覺?為什么? 參考答案:會疼.因?yàn)樵谑謱ψ雷邮┘恿Φ臅r(shí)候,桌子對手也有力的作用. [教師]請同學(xué)們再分析一下,在上述兩例的兩對相互作用力中,每一對相互作
5、用力有幾個(gè)力?施力物體與受力物體分別是什么? [學(xué)生]每一對相互作用都有兩個(gè)力.在第一對相互作用中有:(1)磁鐵對鐵塊有引力.此時(shí)磁鐵是施力物,鐵塊是受力物;(2)鐵塊對磁鐵有引力.此時(shí)鐵塊是施力物,磁鐵是受力物.在第二對相互作用中有:(1)手對桌面的壓力.此時(shí)手是施力物,桌面是受力物;(2)桌面對手的彈力.此時(shí)桌面是施力物,手是受力物. [教師總結(jié)]可見,在相互作用的兩個(gè)物體中,每個(gè)物體既是施力物,又是受力物.同時(shí)每對相互作用都伴隨有兩個(gè)力的出現(xiàn),我們把這兩個(gè)力分別叫作用力和反作用力.即:如果我們把其中一個(gè)力叫作用力,那么另一個(gè)力就叫反作用力. [鞏固訓(xùn)練]投影出示 1.如圖
6、所示,A和B疊放在一起,靜止在水平桌面上.下面各對力中,屬于作用力和反作用力的是 . (1)A所受的重力和B對A的支持力 (2)B所受的重力和B對A的支持力 (3)A對B的壓力和B對A的支持力 (4)A所受重力與A對B的壓力 (5)B對桌面的壓力和桌面對B的支持力 答案與解析:正確選項(xiàng)為(3)(5) 選項(xiàng)(3)中,A對B的壓力,施力物體是A,受力物體是B;而B對A的支持力,施力物體是B,受力物體是A.這兩個(gè)力是發(fā)生在A和B間的相互作用,所以他們是一對作用力和反作用力.同理可得(5)中的兩個(gè)力也是一對作用力和反作用力. 2.如圖所示,長木板平放在
7、地面上,用F=10 N的力拉動木板上的鐵塊,使其勻速運(yùn)動,木板靜止,木板受力的個(gè)數(shù)是幾個(gè)?這些力如果叫作用力,其反作用力各是什么力? 答案與解析:受5個(gè)力的作用;重力的反作用力是木塊對地球的引力,地面對它支持力的反作用力是它對地面的壓力,鐵塊對它壓力的反作用力是它對鐵塊的支持力,鐵塊對它摩擦力的反作用力是它對鐵塊的摩擦力,地面對它摩擦力的反作用力是它對地面的摩擦力. 對于分析木塊受力的個(gè)數(shù),我們可以根據(jù)一重、二彈、三摩擦的順序去逐個(gè)分析,其中彈力和摩擦力都是接觸力,我們可以在接觸面分析這些力的存在與否. [教師總結(jié)]通過上述練習(xí)可知: (1)作用力和反作用力是發(fā)生在兩個(gè)物體之間
8、的一對力. (2)任一物體既是對另一物體的施力物,同時(shí)也是另一物作用的受力物. (3)相互作用的一對力中,任何一個(gè)力都可作為作用力或者反作用力. (二)牛頓第三定律 [教師]通過上面的學(xué)習(xí),我們清楚了物體間的相互作用,那么,作用力和反作用力間究竟有何關(guān)系呢?下面我們來討論這一問題. [教師]請同學(xué)們閱讀課本“實(shí)驗(yàn)”的有關(guān)內(nèi)容,閱讀時(shí)注意下列問題: (1)在課本實(shí)驗(yàn)的裝置中,有幾對作用力和反作用力? (2)在這幾對相互作用中,我們研究的是哪一對相互作用力? (3)為什么要研究這一對相互作用力? [學(xué)生活動]閱讀課文實(shí)驗(yàn) [教師]準(zhǔn)備好儀器后,檢查閱讀情況.
9、 [學(xué)生甲]在課本所用的實(shí)驗(yàn)裝置中存在三對相互作用力:墻對B的拉力和B對墻的拉力;B對A的拉力和A對B的拉力;A對手的拉力和手對A的拉力. [學(xué)生乙]實(shí)驗(yàn)中我們研究的是A對B的拉力和B對A的拉力這一對相互作用力. [學(xué)生丙]因?yàn)檫@一對相互作用力中的兩個(gè)力的大小都可以通過彈簧秤的示數(shù)讀出來,便于我們研究它們間的大小關(guān)系. [教師]下面請兩位同學(xué)完成一下這個(gè)實(shí)驗(yàn),然后把觀察到的結(jié)果告訴同學(xué)們. [學(xué)生]完成實(shí)驗(yàn). [教師]你們觀察到什么結(jié)果呢? [學(xué)生](1)兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)相同. (2)兩個(gè)彈簧秤的受力方向相反. (3)改變其中一個(gè)彈簧秤的拉力時(shí),另一個(gè)彈簧秤
10、的示數(shù)也同時(shí)發(fā)生變化,但示數(shù)總是相同的. [教師總結(jié)]從觀察到的結(jié)果可知:示數(shù)相同說明兩彈簧秤間相互作用力的大小是相同的;彈簧秤受力方向即為作用力或作用力的方向,即相互作用是反向的,并且它們是同時(shí)變化的.可見:物體間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一直線上.這就是牛頓第三定律. [思考與練習(xí)] 我們用手拍打桌面時(shí),用的力越大,手就覺得越疼,這是為什么呢? 答案與解析:當(dāng)我們用手拍打桌面時(shí),在手和桌面之間就發(fā)生了相互作用力.根據(jù)牛頓第三定律可知,這對作用力和反作用力是大小相等的.所以當(dāng)我們用力拍桌子時(shí),桌面對手的作用力也會增大,故手就會感覺更疼. [教師]請
11、同學(xué)們再分析這樣幾個(gè)問題: (1)人在走路的時(shí)候,人與地球之間的相互作用力有幾對? (2)各對作用力和反作用力在性質(zhì)上有什么關(guān)系? (3)各對作用力和反作用力所作用的對象有何關(guān)系? [學(xué)生活動]思考、討論 [教師]檢查討論結(jié)果. [學(xué)生A]人在走路時(shí),人與地球間的相互作用力有三對,分別是:地球?qū)θ说囊Γㄖ亓Γ┖腿藢Φ厍虻囊?、人對地球的壓力和地球?qū)θ说闹С至?、地球?qū)θ说哪Σ亮腿藢Φ厍虻哪Σ亮? [學(xué)生B]各對作用力和反作用力在性質(zhì)上是相同的;第一對都是引力,第二對都是彈力,第三對都是摩擦力. [學(xué)生C]作用力和反作用力的作用對象是不同的.第一對中作用對象分別
12、是人和地球,第二對中作用對象分別是人和地球,第三對中作用對象仍分別是人和地球.雖然作用對象都是人和地球,但作用力和反作用力并不同時(shí)作用在人或者地球上. [教師總結(jié)]從上例中可知,作用力和反作用力除了大小相等、方向相反、作用在同一直線上外,還有性質(zhì)相同,作用對象不同的關(guān)系.所以我們可以用下面一句話概括作用力和反作用力之間的關(guān)系: 同值、同性、同變化,異物、反向、又共線. [鞏固練習(xí)]用投影片出示 1.人用50 N的推力F去推100 N的鐵塊.鐵塊不動,F(xiàn)的反作用力是______(填寫是哪一物體對哪一物體的何種作用),作用于______;G的反作用力是______,作用于_____
13、_;N的反作用力是______,作用于______;Ff的反作用力是______,作用于______. 答案與解析:鐵塊對人的彈力,人;鐵塊對地球的吸引力,地球;鐵塊對地面的壓力,地面;鐵塊對地面的摩擦力,地面. 2.關(guān)于兩個(gè)相互作用的物體間的作用力和反作用力的關(guān)系,下列說法正確的是 A.先有作用力,才有反作用力 B.只有兩個(gè)物體處于平衡狀態(tài)時(shí),作用力和反作用力大小相等 C.只有兩個(gè)物體的質(zhì)量相同時(shí),作用力和反作用力的大小才相同 D.作用力和反作用力由于施力物不同,所以可以是不同性質(zhì)的力 E.以上選項(xiàng)都不對 答案與解析:正確選項(xiàng)是E 根據(jù)牛頓第三定律中關(guān)于作用力
14、和反作用力關(guān)系的描述:“同值、同性、同變化,異物、反向、又共線”.可知,作用力和反作用力是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同時(shí)變化的,并且它們的大小不論在什么情況下都相同,也始終屬于同種性質(zhì)的力.由此可見在本題中A、B、C、D四個(gè)選項(xiàng)都是錯誤的. (三)相互作用力與平衡力間的關(guān)系 [教師]請同學(xué)們回憶一下什么是平衡力? [學(xué)生]作用在物體上的兩個(gè)力,如果大小相等,方向相反,且作用在一條直線上,那么這兩個(gè)力就是一對平衡力. [教師]請同學(xué)們分析一下,手豎直握著酒瓶的瓶頸,而酒瓶靜止時(shí),瓶子的受力中有幾對作用力和反作用力?有幾對平衡力?作用力和反作用力的關(guān)系跟兩平衡力間關(guān)系有何相同之處?
15、[學(xué)生1]有兩對作用力和反作用力. [學(xué)生2]有一對平衡力. [學(xué)生3]它們間的相同處有: (1)大小都是相同的. (2)方向都是相反的. (3)都是在同一直線上. [教師總結(jié)]通過上例分析可知,作用力和反作用力的關(guān)系跟兩平衡力間關(guān)系的相同之處可以概括為:同值、共線、都反向. [教師]那么是不是說相互作用的作用力和反作用力就跟平衡力是一樣的呢? [學(xué)生]不是一樣的. [教師]那它們究竟有什么區(qū)別呢?請同學(xué)們結(jié)合前面的例子,從作用對象、力的性質(zhì)、作用效果、作用時(shí)間四個(gè)方面加以分析. [學(xué)生活動]舉例、討論. [教師]在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上總結(jié),作用力和反作
16、用力的關(guān)系與兩平衡力關(guān)系的不同點(diǎn)主要有: (1)作用對象不同 作用力和反作用力是作用在兩個(gè)物體上的,而平衡力是作用在同一物體上的. (2)力的性質(zhì)是不相同的. 作用力和反作用力一定是同種性質(zhì)的力,而平衡力中的兩個(gè)力不一定同性. (3)作用效果不同 作用力和反作用力由于作用在不同的研究對象上,所以它們的作用效果不能相互抵消,而平衡力中的兩個(gè)力作用在同一物體上,它們的作用效果是可以相互抵消的,這也正是我們所說的“平衡”的真實(shí)體現(xiàn). (4)作用時(shí)間不同 作用力和反作用力是同生、同滅、同變化的,而平衡力都不一定要有這種關(guān)系,它可以一個(gè)力消失而另一個(gè)力獨(dú)立存在,同時(shí)也可以
17、一個(gè)力不變而另一個(gè)力變化. [思考與練習(xí)]用投影片出示 水平桌面上放一黑板擦,黑板擦處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)在給它一個(gè)豎直向上的、逐漸增大的作用力F,直至把黑板擦提起來,試分析: (1)原來靜止時(shí)有幾對作用力和反作用力?有幾對平衡力? (2)從施加向上逐漸增大的作用力到黑板擦將要提起時(shí),這段時(shí)間內(nèi),原來兩對相互作用力的大小如何變,平衡力又如何變? (3)提起來后,原來兩對相互作用力又如何改變,平衡力又如何改變? 答案與解析:(1)原來靜止時(shí)有兩對作用力和反作用力: 重力G和黑板擦對地球的吸引力F1;黑板擦所受支持力FN和黑板擦對桌面的壓力FN′.平衡力有一對:重力G和支持力
18、FN. (2)、(3)答案見下表: 第一對相互作用力 第二對相互作用力 平衡力 G F1 兩者關(guān)系 FN FN′ 兩者關(guān)系 G FN 兩者關(guān)系 提起前 不變 不變 G=F1 不變 不變 FN=FN′ 不變 不變 G=FN 提起時(shí) 不變 不變 G=F1 減小 減小 FN=FN′ 不變 減小 G≠FN 提起后 不變 不變 G=F1 零 零 FN=FN′ 不變 零 G≠FN [教師總結(jié)]通過上例的分析,我們可以更加清楚作用力與反作用力的關(guān)系跟平衡力間關(guān)系的異同.望同學(xué)們在以后的學(xué)習(xí)中加強(qiáng)練習(xí)
19、,以加深對它們的理解. [鞏固訓(xùn)練] 豎直方向的電線下吊著靜止的電燈,下面的說法中正確的是 A.電燈受到的重力和電線對它的拉力是一對作用力和反作用力 B.電線對電燈的拉力大小,等于電燈受到的重力 C.電燈對電線的拉力就是電燈受到的重力,這兩個(gè)力的性質(zhì)相同 D.電燈對電線的拉力和電線對電燈的拉力是一對作用力和反作用力 答案與解析:正確選項(xiàng)為是BD. 一對平衡力是指大小相等、方向相反、作用在一條直線上、作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè)力,這兩個(gè)力的性質(zhì)可以相同也可以不同,作用效果是相互抵消,符合二力平衡條件. 作用力和反作用力是指大小相等、方向相反、作用在一條直線上的兩
20、個(gè)力.這兩個(gè)力的性質(zhì)一定相同,因?yàn)閮蓚€(gè)力作用在兩個(gè)不同的物體上,作用效果不能相互抵消. 由上述分析可知,電燈受到的重力和電線對它的拉力作用在同一物體——電燈上,它們是一對平衡力,而不是一對作用力和反作用力,故A項(xiàng)錯誤、B項(xiàng)正確. 電燈對電線的拉力性質(zhì)上屬于彈力,而電燈受到的重力性質(zhì)上屬于引力,故C項(xiàng)錯誤. 電燈對電線的拉力和電線對電燈的拉力,性質(zhì)上都屬于彈力,分別作用在電線和電燈兩個(gè)物體上,是一對作用力和反作用力,故D項(xiàng)正確. 三、小結(jié) 本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了: 1.任何力的產(chǎn)生必須有兩個(gè)物體,而且力是成對出現(xiàn)的,其中一個(gè)是作用力,另一個(gè)是反作用力. 2.作用力和反作用力之間的關(guān)系就是牛頓第三定律的內(nèi)容. 3.正確區(qū)分平衡力和相互作用力. 四、作業(yè) 1.課本P55練習(xí)三. 五、板書設(shè)計(jì)
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